崔春利，楊范莉，曾凱竹，朱寶杰，王恒昌，吳景濤，葛秋萍(.陜西中醫(yī)藥大學(xué)，西安 7046；.西安交通大學(xué)藥學(xué)院，西安 7006；.咸陽市實驗中學(xué)，咸陽，7000)

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山茱萸速溶粉的噴霧干燥工藝研究

崔春利1，楊范莉2，曾凱竹1，朱寶杰1，王恒昌3，吳景濤3，葛秋萍3(1.陜西中醫(yī)藥大學(xué)，西安 712046；2.西安交通大學(xué)藥學(xué)院，西安 710061；3.咸陽市實驗中學(xué)，咸陽，712000)

摘要：目的探究山茱萸速溶粉的最佳噴霧干燥工藝條件。方法以山茱萸速溶粉的出粉率和水分活度為指標(biāo)，以進風(fēng)溫度、進樣流量和總固形物含量3個因素進行單因素實驗結(jié)合正交設(shè)計實驗優(yōu)化最佳干燥工藝，并進行驗證。結(jié)果山茱萸速溶粉的噴霧干燥最佳條件為：進風(fēng)溫度為170 ℃，進樣轉(zhuǎn)速為20 r·min-1，總固形物含量為17.62%時，出粉率約為46%，水分活度為0.098。結(jié)論優(yōu)選的山茱萸速溶粉噴霧干燥工藝符合實際,可用于生產(chǎn)。

關(guān)鍵詞：山茱萸；噴霧干燥；出粉率；水分活度；速溶粉

中藥山茱萸為山茱萸科植物山茱萸(CornusofficinalisSieb.etZucc.)的干燥成熟果肉，為我國傳統(tǒng)名貴中藥之一，也是我省大宗道地中藥材，具有補肝腎、澀精氣、固虛脫之功效。山茱萸主要含有苷類、有機酸及其酯類、鞣質(zhì)類、微量元素等成分?，F(xiàn)代研究表明，山茱萸總苷類物質(zhì)具有明顯的免疫抑制活性和抗類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎的作用[1]，對腎陽虛動物模型生命質(zhì)量及多個臟器具有保護作用[2]，還可保護血管內(nèi)皮細(xì)胞，防治糖尿病微血管并發(fā)癥[3-4]，同時還具有祛痰、止咳、抑菌、抗癌、解熱等功效。

噴霧干燥是用噴霧將料液噴成霧滴分散于高溫中，使料液所含水分快速蒸發(fā)的一種干燥方法，具有傳熱快、水分蒸發(fā)迅速和干燥時間短的特點，且制品質(zhì)量好，質(zhì)地松脆，溶解性能也好，能改善某些制劑的溶出速率，適用于熱敏性藥物。此外，噴霧干燥還可用于制備微囊。近年來的研究表明，噴霧干燥技術(shù)被應(yīng)用于全藕粉[5]、香蕉粉[6]、番木瓜粉[7]等方面均有研究。本實驗通過正交實驗設(shè)計法對山茱萸提取液的噴霧干燥工藝進行研究，以期將其開發(fā)成滿足臨床治療糖尿病需求的速溶產(chǎn)品。

1儀器與試藥

1.1儀器YZN50超高速真空低溫(濃縮)抽出機(北京東華醫(yī)療設(shè)備有限責(zé)任公司)；AR1140型電子天平(梅特勒-托利多儀器上海有限公司)；HH-2數(shù)顯恒溫水浴箱(國華電器有限公司)；YC-1800型實驗室噴霧干燥機(上海雅程儀器設(shè)備有限公司)；78-1磁力加熱攪拌器(丹瑞儀器)；MA-30型快速水分測定儀(德國賽多利斯)；DHG-9140型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱(上海精密實驗設(shè)備有限公司)。

1.2試藥山茱萸,由寶雞市科興藥業(yè)有限公司提供。山茱萸速溶粉提取液的制備：取山茱萸4.95 kg，以8倍量的水煎煮2次，濾液合并，200目篩過濾，濃縮至生藥含量0.5 g·mL-1。

2實驗方法

2.1主要工藝流程山茱萸水提液→濃縮→噴霧干燥→山茱萸速溶粉

2.2 不同質(zhì)量濃度下總固形物含量的測定 精密移取藥液25 mL，置于已干燥至恒質(zhì)量的蒸發(fā)皿中，在65 ℃水浴上蒸干，在105 ℃烘箱中干燥3 h，置于干燥器中冷卻30 min，迅速稱定質(zhì)量，根據(jù)藥典規(guī)定算出總固形物的含量(%)。結(jié)果，藥液質(zhì)量濃度為0.5，0.4，0.3，0.2，0.1 g·mL-1的總固形物含量依次為22.24%，17.62%，12.94%，8.54%和4.31%。

2.3出粉率計算出粉率=m/m1×100%，公式中，m為噴霧干燥后山茱萸速溶粉質(zhì)量，m1為噴霧干燥前山茱萸速溶粉濃縮液中總固形物含量。

2.4 水分活度的檢測 用水分活度儀器自動檢測。

3 實驗結(jié)果

3.1 單因素實驗以不同的進風(fēng)溫度、進料流量和總固形物含量3個因素來考察3個不同條件下山茱萸速溶粉的出粉率和水分活度為指標(biāo)， 考察山茱萸速溶粉噴霧干燥的條件。

3.1.1 進風(fēng)溫度對山茱萸速溶粉噴霧干燥的影響根據(jù)以前對山茱萸提取液的噴霧干燥的實驗基礎(chǔ)以及機器的條件，將進料轉(zhuǎn)速為15 r·min-1、總固形物含量為22.21%作為固定條件，分別取5份100 mL藥液研究不同溫度對山茱萸速溶粉的影響。結(jié)果，進風(fēng)溫度在140，150，160，170和180 ℃條件下，出粉率依次為42.12%，43.85%，44.02%，47.85%和43.85%；水分活度依次為0.172，0.156，0.177，0.152和0.125。

結(jié)果顯示：隨著溫度的上升，山茱萸速溶粉的出粉率逐漸上升，到達(dá)180 ℃時下降，水分活度逐漸降低，到達(dá)180 ℃時達(dá)到最低狀態(tài)。在140和150 ℃時吸潮現(xiàn)象明顯，但在180 ℃時粉末有輕微的炭化。綜合來看， 進風(fēng)溫度在160～180 ℃時，山茱萸速溶粉的噴霧干燥效果較好。

3.1.2 進料流量對山茱萸速溶粉噴霧干燥的影響結(jié)合生產(chǎn)實際選擇進風(fēng)溫度170 ℃、總固形物含量22.21%為固定條件，分別取5份100 mL藥液研究10～30 r·min-1進料轉(zhuǎn)速時，不同進料流量對噴霧干燥的影響。結(jié)果，進料轉(zhuǎn)速在10，15，20，25和30 r·min-1條件下，出粉率依次為43.39%，47.85%，39.86%，37.26%和36.64%；水分活度依次為0.135，0.141，0.122，0.133和0.145。

結(jié)果顯示：進料轉(zhuǎn)速在15 r·min-1后山茱萸速溶粉的出粉率逐漸降低，水分活度逐漸增加。這是由于在低轉(zhuǎn)速的條件下，藥液在霧化器中被霧化成較小的液滴，在空氣中能迅速干燥成粉，由于霧化壓力始終不變，隨著轉(zhuǎn)速的增大，進入霧化器的藥液增多，在霧化器里的水滴增大，降低了藥液的干燥度，同時，進料轉(zhuǎn)速越快，還可能導(dǎo)致部分霧滴來不及干燥就直接黏在壁上，從實驗過程中能明顯地看到， 進料轉(zhuǎn)速加快后玻璃壁的附著物越來越多，所以導(dǎo)致了出粉率明顯下降。綜合來看，選擇10～20 r·min-1時，藥液的出粉率和水分活度在較佳范圍。

3.1.3 總固形物含量對山茱萸速溶粉噴霧干燥的影響 選擇進風(fēng)溫度170 ℃、進料轉(zhuǎn)速15 r·min-1為固定條件，研究不同總固形物含量的物料藥液對山茱萸速溶粉噴霧干燥效果的影響。結(jié)果，總固形物含量分別為4.31%，8.54%，12.94%，17.62%和22.21%時，出粉率依次為6.70%，15.18%，27.68%，34.28%和47.84%，水分活度依次為0.092，0.141，0.128，0.125和0.152。

結(jié)果顯示，隨著總固形物含量的增加，藥液的出粉率逐漸增加，含水量也逐漸降低。設(shè)備規(guī)定的進藥生藥質(zhì)量濃度應(yīng)該在0.1～0.4g·mL-1范圍內(nèi)，選取生藥質(zhì)量濃度為0.1～0.5 g·mL-1范圍來進行考察。在噴霧干燥過程中，由于預(yù)熱器供給的能量主要用于藥液中水分的蒸發(fā)，即降低整個干燥器的熱負(fù)荷[8]。所以，在噴霧干燥過程中，在所給的范圍內(nèi)增加總固形物的含量，可以增加藥液的出粉率，降低其含水量。綜合來看，總固形物含量為12.94%，17.62%和22.21%為噴霧干燥的較優(yōu)條件。

3.2 正交設(shè)計實驗

3.2.1 正交表選擇 為了進一步優(yōu)化山茱萸速溶粉的干燥工藝條件，選用進風(fēng)溫度、進料轉(zhuǎn)速和總固形物含量3個因素進行L9(34)正交實驗設(shè)計，見表1。

表1L9(34)正交實驗設(shè)計的因素及水平

Tab.1 L9(34) orthogonal experiment design

水平A，進風(fēng)溫度/℃B，進料流量/r·min-1C，總固形物含量/%11601022．2121701517．6231802012．94

通過單因素實驗的結(jié)果和噴霧干燥設(shè)備的條件，確定正交實驗因素的水平范圍：進風(fēng)溫度為160～180 ℃，進料轉(zhuǎn)速為10～20 r·min-1，總固形物含量為22.21%，17.62%和12.94%， 進行正交實驗。根據(jù)表1的排列進行9組實驗，每組的進料總量均為500 mL。

3.2.2 正交實驗結(jié)果分析 正交實驗設(shè)計與結(jié)果見表2，方差分析結(jié)果見表3~4。

表2 山茱萸速溶粉正交實驗設(shè)計與結(jié)果

Tab.2 Orthogonal experiment design and results ofCornifructusinstant powder

實驗號A，進風(fēng)溫度/℃B，進液轉(zhuǎn)速/g·mL-1C，總固形物含量/%空白出粉率/%水分活度1111141．910．1752122245．650．1893133345．270．1424212347．960．1155223152．980．1336231239．840．1067313240．870．1598321339．190．1199332153．060．135出k144．27743．58040．31349．317最優(yōu)組合條件A2B3C2粉k246．92745．94048．89042．120因素影響主次CAB率k344．37346．05746．37344．140R2．6502．4778．5777．197水k10．1690．1500．1330．148最優(yōu)組合條件A1B1C2分k20．1180．1470．1460．151因素影響主次ACB活k30．1380．1280．1450．125度R0．0510．0220．0130．026

表3山茱萸速溶粉出粉率方差分析結(jié)果

Tab.3 The orthogonal analyticalresults ofCornifructusinstant powderextraction rate

因素偏差平方和自由度F比F臨界值顯著性進風(fēng)溫度/℃13．55121．1579．000進液轉(zhuǎn)速/r·min-111．71721．0009．000總固形物含量/%116．61629．9539．000*誤差11．722

注：*P<0.1。

表4山茱萸速溶粉水分活度正交分析結(jié)果

Tab.4 The orthogonal analyticalresults ofCornifructusinstant powder water activity

因素偏差平方和自由度F比F臨界值顯著性進風(fēng)溫度/℃0．00420．0039．000進液轉(zhuǎn)速/r·min-10．00120．0019．000總固形物含量/%0．00020．0009．000誤差1．2702

由表2~4可知，對于不同的指標(biāo)而言，因素影響的主次順序不一樣。對于水分活度來說，其極差的顯著性不明顯，所以綜合考慮3個因素對2個指標(biāo)的影響順序為CAB，即總固形物含量>進風(fēng)溫度>進料轉(zhuǎn)速。此外，不同指標(biāo)對應(yīng)的最優(yōu)組合條件也不同，A為最末位的次要因素，選擇任何一個水平都影響較小，根據(jù)上述表格選擇A2為最佳水平；B為較次要因素，則選取B3；C為最主要因素，在確定優(yōu)選水平時考慮出粉率指標(biāo)，因為從出粉率和水分活度的正交分析來看， 水分活度無顯著性，考慮出粉率選擇C2為最佳條件。

3.2.3驗證實驗 根據(jù)正交實驗優(yōu)選的最佳組合為A2B3C2，即進風(fēng)溫度為170 ℃，進料轉(zhuǎn)速為20 r·min-1和總固形物含量為17.62%，在此條件下進行3組平行實驗，出粉率結(jié)果依次為46.43%，46.71%和46.57%；水分活度結(jié)果依次為0.098，0.097和0.098。正交實驗驗證結(jié)果相差不大，所得的出粉率約為46%，水分活度約為0.098。結(jié)果表明，此正交實驗得出的最優(yōu)組合符合實際。

3.3 山茱萸速溶粉溶化性的考察 根據(jù)正交優(yōu)選平行實驗得到的3組粉末，各取 5 g，分別加入熱水200 mL，攪拌5 min，觀察， 粉末能全溶于水(在此過程中會出現(xiàn)輕微的粉末聚集成團狀的現(xiàn)象，但稍微攪拌后即溶)。

4 結(jié)論

本研究通過單因素實驗，首先分析了進風(fēng)溫度、進料流量和總固形物含量3個因素對山茱萸速溶粉噴霧干燥的影響范圍，進而通過正交實驗出粉率和含水量指標(biāo)分析，結(jié)果表明進風(fēng)溫度、進料流量和總固形物含量對山茱萸速溶粉噴霧干燥的影響顯著，其中以總固形物含量影響最為顯著。故確定山茱萸速溶粉最佳噴霧干燥工藝條件：進風(fēng)溫度為170 ℃，進料轉(zhuǎn)速為20 r·min-1，總固形物含量為17.62%。

本實驗除了從這3個因素方面考慮外，設(shè)備自身的條件也有一定的局限性，黏壁現(xiàn)象較嚴(yán)重，導(dǎo)致得到的粉末損失率較高，根據(jù)設(shè)備的介紹，損失率大約在30%～50%，因此，在考慮工藝生產(chǎn)時，還應(yīng)該考察解決黏壁的問題。本實驗對此沒有進行考察，在以后的實驗中還應(yīng)該更進一步的優(yōu)化，同時還應(yīng)根據(jù)藥物中的伴生物質(zhì)[9-11]情況，對加助形劑進行考察，以延長其保質(zhì)期。本實驗速溶粉保持了它原有的口味，較澀，所以還可以加入矯味劑進行矯味，更方便于其服用。

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Study on the spray drying process ofCornifructusinstant powder

CUI Chunli1，YANG Fanli2，ZENG Kaizhu1，ZHU Baojie1，WANG Hengchang3，WU Jingtao3，GE Qiuping3(1.Shaanxi University of Chinese Medicine，Xi′an 712046，China；2.School of Pharmacy，Xi′an Jiaotong University，Xi′an 710061，China；3.Xianyang Shiyan Middle School，Xianyang 712000，China)

Abstract:ObjectiveTo optimize the spray drying conditions of Corni fructus. Methods Instant powder flour yield and water activity as the evaluation index，single factor experiment andorthogonal experiment were used to optimize thedrying process.Results The optimal inlet air temperature of spray drying was 170 ℃，the feed speed was20 r·min-1，the total solid content was 17.62%，and the resulted flour extraction rate was 46%and the water activity was 0.098.Conclusion The optimal conditions could be used for production.

Key words:Corni fructus；spray drying；flour extraction rate；water activity；instant powder

(收稿日期：2015-07-09)

基金項目：陜西省科技廳社發(fā)攻關(guān)項目(編號：2015SF246)；陜西省教育廳“春筍計劃”項目(編號：2011K16-03-02)。

中圖分類號：R944

文獻標(biāo)志碼：A

文章編號：1004-2407(2016)02-0180-04

doi:10.3969/j.issn.1004-2407.2016.02.020